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基于复合型光栅的光谱色散匀滑新方案

王健 侯鹏程 张彬

基于复合型光栅的光谱色散匀滑新方案

王健, 侯鹏程, 张彬
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  • 针对惯性约束聚变装置对提高靶面辐照均匀性的要求,提出了基于复合型光栅的光谱色散匀滑新方案,即利用复合型光栅中不同的色散区域对激光束进行不同方向的色散,例如,内部色散区域I的色散方向为水平或垂直方向,外部色散区域Ⅱ的色散方向为圆周方向,使得焦斑内部散斑在远场的扫动方向是平动和旋转两种方式的混合,因而可以有效减小焦斑内部条纹状强度调制,进而提高靶面辐照的均匀性.本文建立了基于复合型光栅的光谱色散匀滑理论模型,分析了复合型光栅方案的匀滑效果,并与典型的光谱角色散方案和“星”光栅方案进行了比较.在此基础上,针对复合型光栅的色散区域面积比值、色散区域I和Ⅱ的刻线密度等关键参数进行了讨论.结果表明,色散区域I面积占总色散区域面积比值在0.3–0.5时,复合型光栅方案可有效减小焦斑内条纹状强度调制和沿径向的强度调制;随着色散区域I,Ⅱ的刻线密度在一定范围内增加,焦斑均匀性得到改善,但结合实际的加工情况,应选取合理的光栅刻线密度;与典型一维光谱色散(1D-SSD)匀滑方案相比,该方案的靶面辐照均匀性更好,且可实现与多维光谱色散匀滑类似的效果,而与“星”光栅方案相比,该方案中复合型光栅的加工相对较简单,且其靶面辐照均匀性也更佳.
      通信作者: 张彬, zhangbinff@sohu.com
    • 基金项目: 国家重大专项应用基础项目(批准号:JG2015034)和科技部创新人才推进计划重点领域创新团队(批准号:2014RA4051)资助的课题.
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    Haynam C A, Wegner P J, Auerbach J M, Bowers M W, Dixit S N, Erbert G V, Heestand G M, Henesian M A, Hermann M R, Jancaitis K S, Manes K R, Marshall C D, Mehta N C, Menapace J, Moses E, Murray J R, Nostrand M C, Orth C D, Patterso R N, Sacks R A, Shaw M J, Spaeth M, Sutton S B, Williams W H, Widmaye C C, White R K, Yang S T, Wonterghem B M 2007 Appl. Opt. 46 3276

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    Wisoff P J, Bowers M W, Erbert G V, Browning D F, Jedlovec D R 2004 Proc. SPIE 5341 146

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    Hou P C, Zhong Z Q, Zhang B 2016 Opt. Laser Technol. 85 48

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-11
  • 修回日期:  2016-07-25
  • 刊出日期:  2016-10-05

基于复合型光栅的光谱色散匀滑新方案

    基金项目: 

    国家重大专项应用基础项目(批准号:JG2015034)和科技部创新人才推进计划重点领域创新团队(批准号:2014RA4051)资助的课题.

摘要: 针对惯性约束聚变装置对提高靶面辐照均匀性的要求,提出了基于复合型光栅的光谱色散匀滑新方案,即利用复合型光栅中不同的色散区域对激光束进行不同方向的色散,例如,内部色散区域I的色散方向为水平或垂直方向,外部色散区域Ⅱ的色散方向为圆周方向,使得焦斑内部散斑在远场的扫动方向是平动和旋转两种方式的混合,因而可以有效减小焦斑内部条纹状强度调制,进而提高靶面辐照的均匀性.本文建立了基于复合型光栅的光谱色散匀滑理论模型,分析了复合型光栅方案的匀滑效果,并与典型的光谱角色散方案和“星”光栅方案进行了比较.在此基础上,针对复合型光栅的色散区域面积比值、色散区域I和Ⅱ的刻线密度等关键参数进行了讨论.结果表明,色散区域I面积占总色散区域面积比值在0.3–0.5时,复合型光栅方案可有效减小焦斑内条纹状强度调制和沿径向的强度调制;随着色散区域I,Ⅱ的刻线密度在一定范围内增加,焦斑均匀性得到改善,但结合实际的加工情况,应选取合理的光栅刻线密度;与典型一维光谱色散(1D-SSD)匀滑方案相比,该方案的靶面辐照均匀性更好,且可实现与多维光谱色散匀滑类似的效果,而与“星”光栅方案相比,该方案中复合型光栅的加工相对较简单,且其靶面辐照均匀性也更佳.

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